(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂材から構成された２つの部材を溶着したときの溶着強度が高く、強度ばらつきが小さく、バリの発生しないレーザ溶着方法とレーザ溶着装置を提供する。【解決手段】レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成された第１の部材２と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成された第２の部材３との接触面４をレーザ光Ｒで溶融して接合するレーザ溶着装置１は、第１の部材と第２の部材とを収容するケーシング５と、該ケーシング内を減圧させる真空ポンプ６と、第１の部材と第２の部材との接触面の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器１０とを備え、第１の部材と第２の部材とを減圧雰囲気下で接触させ、レーザ光を透過する第１の部材側から２つの部材の接触面にレーザ光Ｒを照射する。【選択図】  図１
2007111926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材とを接触させ、レーザ光で接触面を溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法であって、
前記第１の部材と第２の部材とを減圧雰囲気下で接触させ、前記第１の部材側から前記２つの部材の接触面に前記レーザ光を照射することを特徴とする熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法。
【請求項２】
レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材とを接触させ、レーザ光で接触面を溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法であって、
前記第１の部材と第２の部材とを低熱伝導率ガスまたは不活性ガス雰囲気下で接触させ、前記第１の部材側から前記２つの部材の接触面に前記レーザ光を照射することを特徴とする熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法。
【請求項３】
前記低熱伝導率ガスまたは不活性ガスは、窒素ガス、炭酸ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガスのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法。
【請求項４】
レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成された第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成された第２の部材との接触面をレーザ光で溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置であって、
前記第１の部材と第２の部材とを収容するケーシングと、該ケーシング内を減圧させる減圧手段と、前記第１の部材と第２の部材との接触面の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器とを備えることを特徴とする熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置。
【請求項５】
レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成された第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成された第２の部材との接触面をレーザ光で溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置であって、
前記第１の部材と第２の部材とを収容するケーシングと、該ケーシング内に低熱伝導率ガスまたは不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記第１の部材と第２の部材との接触面の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器とを備えることを特徴とする熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は、窒素ガス、炭酸ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガスのいずれかを供給するガス供給手段であることを特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置に係り、特に、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される部材とを溶融して接合するレーザ溶着方法とレーザ溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品等、各種分野の部品の軽量化および低コスト化等の要求により、これらの部品を樹脂化して樹脂成形品とすることが頻繁に行われている。また、樹脂成形品が複雑な形状の場合、生産性を向上させるべく、樹脂成形品を予め複数に分割して成形し、これらの分割された成形品を互いに溶融して接合し、複雑な形状の樹脂成形品を形成することが行なわれている。
【０００３】
従来のこの種の樹脂成形品の溶着方法として、例えば、特許文献１に記載の樹脂部品のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂部材と、吸収性のある吸収性樹脂材との接合において、透過性樹脂材と吸収性樹脂材との接合端面同士を加熱溶融させて、透過性樹脂材と吸収性樹脂材とを一体的に接合する照射工程で、接合面の周りのうち接合端面の少なくとも一端側を減圧雰囲気としながらレーザ光の照射を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８３４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記の樹脂部品のレーザ溶着方法は、接合端面間に隙間が存在しても、加工治具を用いることなく、十分な接合強度を得ることができるが、２つの部材の溶着部の強度にむらが生じるおそれがある。すなわち、接触面の溶融樹脂が溶着面に広く分散するため、生じた熱が拡散し隙間充填部の溶着強度と良溶着部の強度に差が生じる。また、溶着部の減圧側に溶融樹脂のバリが発生するおそれがある。すなわち、容器内外の圧力差のために内部に溶融樹脂が多く突出してバリとなる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、樹脂部材を溶着したときの溶着強度を向上させることができると共に、溶着強度のばらつきを低減できる熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法と、レーザ溶着装置を提供することにある。また、溶着部からのバリの突出を低減でき、品質を高めることができる熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法と、レーザ溶着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法は、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材とを接触させ、レーザ光で接触面を溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法であって、第１の部材と第２の部材とを減圧雰囲気下で接触させ、第１の部材側から２つの部材の接触面にレーザ光を照射することを特徴としている。
【０００８】
前記のごとく構成された本発明の熱可塑性樹脂のレーザ溶着方法は、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材とを接触させ、レーザ光を透過する第１の部材側からレーザ光を照射すると、レーザ光はレーザ光を透過しない第２の部材の表面でエネルギーが蓄積されて発熱する。レーザ光をさらに照射すると発熱量は大きくなり、接触面を通して第１の部材との接触面も同時に加熱され、２つの部材の接触面が溶融し、２つの部材が溶着される。２つの部材は減圧雰囲気下で接触しているため、溶着時に発生した熱が系外へ拡散せず、溶融したポリマーが徐冷され、ポリマーの急冷による不良現象を排除することができ、溶着部が均一となって溶着強度を向上できると共に、溶着強度のばらつきを低減することができる。
【０００９】
本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法の他の態様としては、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材とを接触させ、レーザ光で接触面を溶融して接合する熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法であって、第１の部材と第２の部材とを低熱伝導率ガスまたは不活性ガス雰囲気下で接触させ、第１の部材側から２つの部材の接触面にレーザ光を照射することを特徴としている。低熱伝導率ガスとしては、空気の熱伝導率以下の気体が好ましく、窒素、炭酸ガス、アンモニアガス等が好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスを用いることができる。また、前記の混合ガスを使用することもできる。
【００１０】
前記のごとく構成された本発明の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法は、溶着しようとする２つの部材を収容するケーシング内を、低熱伝導率ガスや不活性ガス等で置換することにより、ケーシング外への熱拡散を抑制できるため、溶融したポリマーが徐冷され、ポリマーの急冷による不良現象を排除することができ、冷却速度を下げることができ、結果として溶着部の結晶化度を上げることができるため溶着強度を向上させることができ、強度ばらつきを低減することができる。
【００１１】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置は、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成された第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成された第２の部材との接触面をレーザ光で溶融して接合する溶着装置であって、前記第１の部材と第２の部材とを収容するケーシングと、該ケーシング内を減圧させる減圧手段と、前記第１の部材と第２の部材との接触面の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器とを備えることを特徴としている。レーザ光は第１の部材側から２つの部材の接触面に照射される。
【００１２】
このように構成されたレーザ溶着装置は、熱可塑性樹脂から構成される２つの部材を溶着するとき、２つの部材を収容するケーシング内を減圧するため、熱を拡散させる空気が希薄となって、レーザ光の照射で加熱され溶融したポリマーからの熱の拡散を抑制することができる。これにより、部材の形状等による温度変動を少なくすることができると共に、溶融部の急激な冷却を防止でき、溶融部が徐冷することで結晶化度を高めることができ、溶着強度を向上させることができ、溶着強度のばらつきを低減することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置の他の態様としては、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成された第１の部材と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成された第２の部材との接触面をレーザ光で溶融して接合する溶着装置であって、第１の部材と第２の部材とを収容するケーシングと、該ケーシング内に低熱伝導率ガスまたは不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記第１の部材と第２の部材との接触面の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器とを備えることを特徴としている。前記ガス供給手段は、窒素ガス、炭酸ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガスのいずれかを供給するガス供給手段であることが好ましい。
【００１４】
このように構成されたレーザ溶着装置は、熱可塑性樹脂から構成される２つの部材を溶着するとき、２つの部材を収容するケーシング内に低熱伝導率ガスまたは不活性ガスを供給するため、ケーシング内の空間の熱伝導率が低下して、レーザ光の照射で加熱され溶融したポリマーからの熱の拡散を抑制することができる。これにより、部材の形状等による温度変動を少なくすることができると共に、溶融部の急激な冷却を防止でき、溶融部が徐冷することで結晶化度を高めることができ、溶着強度を向上でき、溶着強度のばらつきを低減することができる。
【００１５】
本発明のレーザ溶着方法、レーザ溶着装置において、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂として用いる樹脂の種類としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光を透過させうるものであれば特に限定されない。たとえば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等を挙げることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維や着色材を添加したものを用いてもよい。レーザ光を透過するとは、レーザ光に対する透過率が好ましくは２０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上である。
【００１６】
レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂として用いる樹脂の種類としては、熱可塑性を有し、加熱源としてのレーザ光を透過させずに吸収しうるものであれば特に限定されない。たとえば、ナイロン６（ＰＡ６）やナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＰＰＳ等に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものをあげることができる。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強繊維を添加したものを用いてもよい。レーザ光を吸収するとは、レーザ光に対する透過率が好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは１％以下である。
【００１７】
また、透過性熱可塑性樹脂材、吸収性熱可塑性樹脂材に用いる樹脂の組合せについては、互いに相溶性のあるもの同士の組合せであることが好ましい。このような組合せとしては、ナイロン６同士やナイロン６６同士等、同種の樹脂同士の組合せの他、ナイロン６とナイロン６６との組合せ、ＰＥＴとＰＣとの組合せやＰＣとＰＢＴとの組合せ等を挙げることができる。
【００１８】
本発明のレーザ溶着方法、レーザ溶着装置において、２つの部材の接触面に照射されるレーザ光の種類としては、レーザ光を透過させる透過樹脂材の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係から適宜選定して用いることができる。例えば、ガラス：ネオジム３＋レーザ、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザ、ルビーレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、Ｈ２レーザ、Ｎ２レーザ、半導体レーザ等のレーザ光をあげることができる。より好ましいレーザとしては、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザ（レーザ光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザ（レーザ光の波長：５００〜１０００ｎｍ）をあげることができる。
【００１９】
また、レーザ光の出力は、１０〜９００Ｗであることが好ましい。レーザ光の出力が１０Ｗ未満では、出力が低く樹脂材の当接面を互いに溶融させることが困難となり、９００Ｗを超えると、出力が過剰となり樹脂材が蒸発したり、変質するという問題が生じるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置は、熱可塑性樹脂から構成された２つの部材の溶着を、高い溶着強度で、均一に溶着することができる。また、溶着部からのバリの突出を防止することができるため、溶着された樹脂部材の品質を高めることができる。さらに、設備コストの低い低出力レーザを用いて、融点の高い樹脂部材でも高い溶着強度を得ることができ、強度ばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置の要部構成を示す図である。
【００２２】
図１において、本実施形態の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置１は、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材２と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材３とを接触させ、レーザ光で接触面４を溶融して接合するレーザ溶着装置である。そして、レーザ溶着装置１は、第１の部材と第２の部材とを減圧雰囲気下で接触させ、レーザ光を透過する第１の部材側から２つの部材の接触面４に、レーザ光発生器１０から発生させたレーザ光を照射して、２つの部材２，３を溶融して接合する溶着装置である。
【００２３】
レーザ溶着装置１は、第１の部材２と第２の部材３とを収容するケーシング５を備えており、このケーシング内を大気圧より低い圧力に減圧する真空ポンプ６等に減圧手段を備えている。真空ポンプ６を機能させることにより、ケーシング５内を減圧環境とし、２つの部材２，３を減圧雰囲気下に収容して、溶着することができるように構成されている。レーザ溶着装置１は第１の部材２と第２の部材３との接触面４の少なくとも一方の面を溶融させるレーザ光発生器１０を備えている。
【００２４】
レーザ光発生器１０はレーザ発振器１１と、このレーザ発振器と光ファイバで接続されたレーザヘッド１２から構成され、レーザヘッドから照射されるレーザ光は、例えば波長が９４０ｎｍの半導体レーザであり、出力は１０〜９００Ｗ程度のものが好ましい。そして、このレーザヘッド１２には、溶着時に、このレーザヘッドを例えば０．１〜５ｍ／ｍｉｎ程度の加工速度で移動させる移動機構１３が連結されている。移動機構１３としては、レーザヘッド１２に産業用ロボットを接続した構成、二次元ステージや三次元ステージを用いて部材を移動させる構成、光学レンズとミラーとの組み合わせによる焦点位置を制御する構成、あるいは複数のレーザヘッドを用いて複数個所を同時照射する構成等を適宜用いることができる。
【００２５】
第１の部材２は、例えば、透過性熱可塑性樹脂材としてナイロン６ガラス強化材から形成されている。第２の部材３は、例えば、ナイロン６ガラス強化材にカーボンブラックあるいは着色材を混入した樹脂材から形成されている。吸収性熱可塑性樹脂材から構成された第２の部材３は、カーボンブラックあるいは着色材を混入させたことで、レーザ光に対して吸収性を持つようになっている。そして、第２の部材３はレーザ光を吸収することでレーザエネルギーを蓄積し発熱するものである。
【００２６】
レーザ溶着装置１は、２つの部材２，３に押圧力を付与して両部材を密着させるクランプ機構１５を備えている。このクランプ機構１５は、２つの部材２，３を溶着接合するときに、少なくとも一方の部材の接触面をレーザ光により溶融すると、溶融部が体積膨張して２つの部材が離れるのを防止するもので、２つの部材を均一に溶着することができる機能を有している。クランプ機構１５としては、ばね機構等により２つの部材を相互に押圧する構成のものや、ベース等に載置した２つの部材を上方から押圧する構成等を用いることができ、油圧等の流体圧で押圧する構成、圧縮空気で押圧する構成等を用いることができる。
【００２７】
第１の部材２を構成するレーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂材は、レーザ光の透過率が２０％以上のものが好ましく、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上である。第２の部材３を構成するレーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂材は、レーザ光の透過率が１０％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは１％以下である。第２の部材３を構成する樹脂材は、レーザ光をほとんど透過しないため、非透過性熱可塑性樹脂材ということもできる。第２の部材３は、レーザ光が照射されるとほとんど透過しないで吸収するため、その結果、第２の部材内にレーザ光のエネルギーが蓄積されて発熱する。
【００２８】
前記の如く構成された本実施形態の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置１の動作について以下に説明する。レーザ溶着装置１のケーシング５内に第１の部材２と第２の部材３とを重ね、クランプ機構１５により２つの部材２，３を密着状態に押圧する。２つの部材の重ね方はレーザヘッド１２に透過性を有する部材２が対向するように載置する。この状態で真空ポンプ６を作動させると、ケーシング５内の空気が排出されて減圧される。減圧する圧力は真空に近いほど好ましい。具体的には、好ましくは０〜１ｋＰａ、より好ましくは０〜０．１ｋＰａの圧力とする。
【００２９】
ケーシング５内を減圧した後、レーザ光発生器１０を作動させ、２つの部材２，３の接触面４に向けてレーザ光Ｒを照射すると、レーザ光Ｒはレーザヘッド内の照射レンズで接触面に焦点が合わされているため、レーザ光を吸収する第２の部材３の上方の接触面４付近で発熱する。接触面４に所定のレーザエネルギーが投入されると、第２の部材３の接触面４付近が溶融し、これに伴って第１の部材２の接触面も溶融し、両溶融部４ａが融合して第１の部材２と第２の部材３の接触面４が融合する。このようにして、２つの部材の接触面４が溶融すると、レーザヘッド１２を移動機構１３で移動させて溶融部４ａを延長させ、２つの部材の溶融部を連続させることができる。
【００３０】
レーザヘッド１２を移動機構１３で移動させて溶着しようとする個所をすべて溶融した後、レーザ光発生器１０を停止させる。レーザ光Ｒの照射が停止されると、溶融部４ａは冷却されるが、ケーシング５内が減圧状態で大気が希薄であり、熱拡散が抑制されているため系外への熱拡散が抑制され、溶融されたポリマーの冷却速度が下がり、ポリマーは急冷せずに緩やかに徐冷されて溶着部４ｂが形成される。このように溶融部が徐冷されるので、部材の形状による温度変動を小さくでき、この結果、溶着部４ｂの結晶化度が高まり、溶着強度が向上すると共に、強度ばらつきが低減される。また、ケーシング５内が減圧されており、樹脂自体の融点が下がるため、低出力のレーザ光でも溶着が可能となり、設備コストを低減できる。さらに、減圧環境下で溶着しても、２つの部材全体が減圧雰囲気下に存在するためバリの発生がない。
【００３１】
このように、本実施形態のレーザ溶着装置１は、透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材２と、吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材３とを、減圧雰囲気下で接触させ、レーザ光を透過する第１の部材２側から接触面４にレーザ光を照射して溶着するので、系外への熱拡散が抑制されて溶融したポリマーが徐冷されると共に、部材の形状等による温度ばらつきが少なくなるため、溶着部の結晶化度が向上して溶着強度が高くなり、強度ばらつきを低減でき、バリの発生を抑えて溶着品質を高めることができる。
【００３２】
本発明の他の実施形態を図２に基づき詳細に説明する。図２は本発明に係る熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置の他の実施形態の要部構成を示す図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、溶着しようとする２つの部材を収容するケーシング内を低熱伝導率ガスまたは不活性ガスで置換して溶着することを特徴としている。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
図２において、本実施形態の熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着装置１Ａは、レーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂から構成される第１の部材２と、レーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂から構成される第２の部材３とを接触させ、レーザ光発生器１０から照射されるレーザ光で接触面４を溶融して接合するレーザ溶着装置である。そして、レーザ溶着装置１Ａは、第１の部材と第２の部材とを低熱伝導率ガスまたは不活性ガス雰囲気下で接触させ、レーザ光を透過する第１の部材側から２つの部材の接触面４にレーザ光を照射して、２つの部材２，３を溶着する装置である。
【００３４】
レーザ溶着装置１Ａは、第１の部材２と第２の部材３とを収容するケーシング５を備えており、このケーシング内にボンベ２１に貯留された低熱伝導率ガスまたは不活性ガスを供給するガス供給手段２０を備えている。ガス供給手段２０により、ケーシング５内を低熱伝導率ガスまたは不活性ガスで置換し、２つの部材２，３を低熱伝導率ガスまたは不活性ガス環境下に収容して、溶着することができるように構成されている。なお、ケーシング内を１００パーセント低熱伝導率ガスまたは不活性ガスで置換する必要はなく、例えば５０パーセント以上置換するようにしてもよい。
【００３５】
レーザ光発生器１０は、前記の実施形態と同様に、レーザ発振器１１と、このレーザ発振器と光ファイバで接続されたレーザヘッド１２から構成されている。そして、このレーザヘッド１２には、溶着時に、このレーザヘッドを例えば０．１〜５ｍ／ｍｉｎ程度の加工速度で移動させる移動機構１３が連結されている。また、レーザ溶着装置１Ａは、２つの部材２，３に押圧力を付与して両部材を密着させるクランプ機構１５を備えている。これらの構成は、前記の実施形態と同等なので、詳細な説明は省略する。また、第１の部材２、第２の部材３についても、前記の実施形態と同等なので詳細な説明は省略する。
【００３６】
この実施形態のレーザ溶着装置１Ａで溶着を行うときは、ケーシング５内に第１の部材２と第２の部材３とを重ね、クランプ機構１５により２つの部材２，３を密着状態に押圧する。２つの部材の重ね方はレーザヘッド１２に透過性を有する部材２が対向するように載置する。この状態でガス供給手段２０を作動させ、例えばケーシング５内に低熱伝導率を有するガスを供給してケーシング内を置換する。低熱伝導率ガスとしては、空気の熱伝導率（０．０２２１ｋｃａｌ／ｍｈ℃）より小さいガスが好ましい。例えば、窒素ガス（０．０２０７ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、炭酸ガス（０．０１２５ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、アンモニアガス（０．０１８８kcal／ｍｈ℃）等が好ましい。
【００３７】
ケーシング５内を低熱伝導率ガスまたは不活性ガスで置換した状態でレーザ光発生器１０を作動させ、２つの部材２，３の接触面４にレーザ光Ｒを照射して加熱し、接触面の近傍を溶融して溶融部４ａが形成される。２つの部材２，３の周囲には低熱伝導率ガスまたは不活性ガスが存在しており、これらのガスを通して溶融部から拡散する熱量が制限されるため、溶融部４ａのポリマーが急激に冷却せず、徐々に冷却されて溶着部４ｂが形成される。すなわち、系外への熱拡散が抑制され、冷却速度を下げることができ、結果として溶着部４ｂの結晶化度を上げることができ、溶着部の溶着強度の向上と、強度ばらつきの低減を達成できる。
【００３８】
このように、本実施形態のレーザ溶着装置１Ａは、２つの部材２，３を低熱伝導率ガスまたは不活性ガスで置換した環境下で接触させ、接触面にレーザ光透過性を有する樹脂から構成される第１の部材側からレーザ光を照射して溶着するので、系外への熱拡散が抑制されて溶融したポリマーが徐冷されると共に、温度ばらつきが少なくなるため、溶着部の結晶化度が向上して溶着強度が高くなり、強度ばらつきを低減でき、バリの発生を抑えて溶着品質を高めることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、レーザ光発生手段を構成するレーザ発振器とレーザヘッドを一体化して、ケーシング内に移動自在に設置してもよい。
【００４０】
熱可塑性樹脂として前記したものの他に、汎用熱可塑性樹脂、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、熱可塑性エラストマー等を用いることもできることは勿論である。また、第１の部材を構成するレーザ光を透過する透過性熱可塑性樹脂は透過率が高く、第２の部材を構成するレーザ光を吸収する吸収性熱可塑性樹脂は透過率が低いことが好ましく、２つの部材の透過率の差が大きいことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、レーザ光の透過率が異なる透過性熱可塑性樹脂製の第１の部材と、吸収性熱可塑性樹脂製の第２の部材とを選択して、溶着強度を向上でき、強度ばらつきを低減できる溶着が可能であるため、種々の樹脂製品や樹脂部品の溶着に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るレーザ溶着装置の一実施形態の要部構成図。
【図２】本発明に係るレーザ溶着装置の他の実施形態の要部構成図。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ：レーザ溶着装置、２：第１の部材（透過性熱可塑性樹脂部材）、３：第２の部材（吸収性熱可塑性樹脂部材）、４：接触面、５：ケーシング、６：真空ポンプ（減圧手段）、１０：レーザ光発生器、１１：レーザ発振器、１２：レーザヘッド、１３：移動機構、１５：クランプ機構、２０：ガス供給手段、２１：ボンベ（低熱伝導率ガスまたは不活性ガス）、Ｒ：レーザ光、４ａ：溶融部、４ｂ：溶着部
【図１】
2007111926.tif 000003
【図２】
2007111926.tif 000004